模拟电路学习2（2022.3.21）“放大电路的构成与分析方法”
- 构建交流放大电路：有源元件（本质上放大的是功率，即电流电压全部都需要被放大，因而需要有外部的电源提供能量）->晶体三极管，如何捕获交流信号（利用微变等效的原理，利用直流电压源将交流电源抬升）；如何获取信号（利用电阻便可以捕获放大后的电流）
A.经历如下的步骤：
a.直接耦合的放大电路（适合低频电路）->如下图1所示
b.实现单一电源供电的电路->如下图2所示（在节点①处需要接入一个电阻：对该节点利用叠加定理可以发现，iB恰等于两个电源单独作用的电流之和）
**c.阻容式放大电路（适用于输入的电流频率较高的情况）**避免交流电和直流电的混合，只输出和输入交流电（利用电容对直流电流进行过滤）->如下图3所示
注1：将输入端的其他部分利用戴维南等效定理可以等效成一个小交流电源，一个直流电压源和一个电阻的串联，再加上输出端口的电容以及U0处的电阻R0，则在最终的等效电路中，直流电压源输出的直流电流会被电容所过滤，因而最终输出的只有被放大后的交流电压
注2：在图三中使用的电容是容量较大的电容，如电解电容
- 深入理解放大电路的工作原理：利用控制变量法来研究微小交流信号被放大的原理（先将交流电压源置0，单独研究直流电压源的作用->静态点，再保持直流电压源不变，打开交流电压源，单独研究其影响）
A.静态（仅有直流电压源作用）的情况->如图4
逻辑联系1：外部输入的UBE控制iB，iB控制iC，iC经过输出电路控制UCE，UCE又与输出电压U0直接关联
B.动态（加入交流电压源考虑）的情况->如图5
逻辑联系2：交流电源影响UBE进而印象iB，iB经过放大电路之后影响iC，iC又直接影响UCE，最后影响输出电压U0
- 放大电路的性能指标
A.输入&输出电阻（利用戴维南等效定理将自输入端看进去的电阻称为输入电阻Ri，而自输出端看进去的电阻称为Ro，此两个电阻在将三级管线性化之后，可以方便求解）->输入电阻Ri是衡量电路输入效率的参数，输出电阻Ro是衡量电路输出稳定性的参数（见下图）
a.对于输入电源是电压源的电路而言，输入电阻应该大一些：
考虑1：防止限流电阻分掉过多的电压，使得电源电压UBB尽可能多地作用在UBE的两端（由于电路是放大的作用，输入的电压当然是越大越好）
考虑2：电压源的功率并不是无穷大的，输入电阻较大可以使得输入的电流较小，从而使得电压源的功率较小，起到保护电压源的作用
b.如果希望在RL上输出输出电阻应该小一些：输出电阻Ro越小，Ro所分到的电压就会越小，因而当电阻RL在发生变化的时候，输出的电压都会比较稳定
c.如果希望在RL上输出稳定的电流，那么输出电阻就应该大一些，根据诺顿等效定理，放大电路部分可以被等效成为一个电流源与电阻的并联，因而电阻的阻值越大，电流源就越接近理想电流源，因而输出到RL上的电流也就会越稳定
**B.放大倍数：**输出电压（电流）与输入电压（电流）的比值
C.通频带： 如果输出交流电压源的频率太小，会导致阻容式放大电路中电容的阻抗变大，因而使得电路中的电流极小，因此，阻容式放大电路一般用于交流电源频率较高的情况，而直接耦合电路往往在低频交流电源的条件下效果良好。同时在交流电源频率过高时，PN结中的结电容会不断减小，电流会旁路，导致放大倍数的减小
- 多级联的放大电路（可以更深入理解Ri和Ro的含义）
A.类比火车头：对于火车头而言，后面不管有多少节的车厢，它只认为自己在拉第一节的车厢，相当于第一节车厢等效了后面所有车厢的重量，同理，对于最后一节的车厢，虽然从旁观者而言是火车头产生了动力，但最后一节车厢依然会认为是倒数第二节车厢给其提供的动力->因而不论有多少级联的放大电路，从某一个输入端看，后面全部都等效成一个电阻，从一个输出端看，前面的所有电路都等效成一个电压源与电阻串联或者电压源与电阻并联
B.直接耦合式、阻容式放大电路如图6、图7所示
- 电路分析方法
A.确立先动态再静态的放大电路分析原则，利用该原则+图解法分析在Q点电路的情况，可以得到放大倍数（见图8）
注：可以利用△Uc和△Ui来代替Uc和Ui是因为正弦交流电的峰值和谷值之差的倍数恰好可以代替放大的倍数
B.现希望更进一步，不用图解法，而希望用线性电路的分析方法去求解方法倍数，也由此引发出下一步问题：如何将放大电路中的非线性元件——三极管线性化。
a.由iB和UBE的输入特性曲线可以发现，iB和UBE不可能成线性关系，但是在Q点极小的邻域内却可以看成是线性的，即△iB和△UBE成线性关系**（此部分可以参考二极管的微变等效）**，即输入端的PN结就可以利用微变等效等效成为一个电阻，电导的值=该点切线的斜率。因此可以定义出一个动态的电阻rBE（重大突破1）。
b.同时，由于在放大状态下***（易错点：在分析电路的时候，一定要判断三级管是否处于饱和状态，通过比较βiB~iCmax = (Uc-Uces)/Rc可以判断<Uces为达到饱和状态下三级管C极与E极之间的电压，理想状态下也可以认为是0>，如果iC达到饱和状态，iC=iCmax，如果处于放大状态，iC = βiB），iB与iC之间始终有如下关系：iC= βiB，因而输出部分可以等效成为一个受控电流源（重大突破2）*，至此等效线性电路构建完成
c.但是虽然说模型已经构建完成，但是计算也并没有那么容易，rBE的计算公式需要从三级管的原理推导，iB，iC以及rBE的计算公式如下图9、10所示
【图9】利用PN结的电流电压关系曲线和三级管的原理推导rBE
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【图10】根据KCL和KVL推导iBiC表达式，并得出化简后的电路，获得计算Ri和Ro的简便方法